UE 2.2.S1 - COURS MAGISTRAL N°9 :
L’APPAREIL RESPIRATOIRE.
1) LA FONCTION ET LES MECANISMES
DE L'APPAREIL RESPIRATOIRE.
1-1)
La fonction générale de l'appareil
respiratoire.
La fonction générale de l’appareil respiratoire
est
d’amener
de
l’oxygène
aux
tissus
consommateurs d’oxygène et de débarrasser
l’organisme de l’excès de gaz carbonique.
1-2)
Les
mécanismes
de
l'appareil
respiratoire.
Pour assurer ses fonctions, il utilise l’appareil
cardio-vasculaire. Les fonctions de l'appareil
respiratoire dépendant de quatre mécanismes :
o
La respiration pulmonaire (= ventilation
pulmonaire) : c’est l’inspiration suivie d’une
expiration qui permet le renouvellement de l’air
dans la zone respiratoire des poumons.
o
L’hématose (= respiration externe) : elle est
réalisée dans les poumons. Elle correspond aux
échanges d’oxygène et de gaz carbonique entre
l’air des alvéoles pulmonaires et le sang de la
circulation pulmonaire. Dans ce cas, le sang
gagne de l’oxygène et perd du gaz carbonique.
o
est
Le transport des gaz du sang : l’oxygène
transporté
des
poumons
aux
tissus
consommateurs d’oxygène. Au contraire, le gaz
carbonique
est
transporté
des
tissus
consommateurs d’oxygène vers les poumons.
o
La respiration interne : elle se produit à
l’intérieur des tissus consommateurs d’oxygène.
Dans ce cas, le sang perd de l’oxygène et gagne du
gaz carbonique.
2) L'ANATOMIE
FONCTIONNELLE
DE
L'APPAREIL RESPIRATOIRE.
L’appareil respiratoire est divisé en deux
régions principales :
o
La zone de conduction de l’air : elle
correspond
à
l’ensemble
des
voies
respiratoires.
o
La zone respiratoire : elle est le lieu de
l’hématose. Elle est représentée par l’ensemble
des alvéoles pulmonaires.
2-1)
La zone de conduction de l’air.
2-1-1) La voie respiratoire supérieure.
La
voie
respiratoire
supérieure
est
composée par les cavités nasales, par le
pharynx (= gorge) et par le larynx.
2-1-1-1) Le pharynx.
Le pharynx est divisé en trois régions :
o
Le
nasopharynx
(=
rhinopharynx
ou
cavum) : il est relié aux cavités nasales par des
orifices appelés choanes.
o
L’oropharynx (= buccopharynx) : c’est la
région moyenne qui est reliée à la bouche par un
orifice appelé gosier.
o
Le laryngopharynx (= hypopharynx) : il
est le carrefour des voies respiratoires et
digestives, car il débouche à l’avant du larynx et à
l’arrière de l’œsophage.
2-1-1-2) Le larynx.
Le larynx est constitué de neuf cartilages et
contient les cordes vocales. Les principaux
cartilages du larynx sont les suivants :
o
Le cartilage thyroïdien : c’est le plus
grand des cartilages, il donne ce que l’on appelle
la pomme d’Adam.
o
L’épiglotte : lorsque l’épiglotte remonte, elle
laisse
passer
l’air
dans
le
larynx
durant
l’inspiration et l’expiration. Lorsque l’épiglotte
s’abaisse, elle ferme l’entrée du larynx durant la
déglutition.
2-1-2) La voie respiratoire inférieure.
La voie respiratoire inférieure est composée
de la trachée et de l’arbre bronchique.
La paroi de la trachée contient des anneaux
de cartilage.
L'arbre
bronchique
est
constitué
par
l'ensemble des bronches et des bronchioles. La
voie respiratoire inférieure se termine par les
bronchioles terminales. Les plus grosses
bronches sont les suivantes :
o
Les deux bronches souches : leur rôle est
de transporter de l’air dans chaque poumon.
o
Les bronches lobaires : elles transportent
de l’air dans les lobes pulmonaires.
o
Les
bronches
transportent
de
segmentaires
l’air
dans
les
:
elles
segments
pulmonaires qui sont des subdivisions des lobes.
La paroi des plus grosses bronches contient des
plaques de cartilage. Les plus petites bronches
sont
appelées
bronchioles,
elles
ont
un
diamètre inférieur à 1mm. Les plus petites
bronchioles
sont
appelées
bronchioles
terminales et leur diamètre est inférieur à
0,5mm. La paroi des bronchioles ne contient pas
de cartilage mais contient des muscles lisses
qui
sont
innervés
par
des
sympathiques et parasympathiques.
2-2)
Les poumons.
neurones
2-2-1) L'anatomie générale des poumons.
Les
poumons
constituent
la
zone
respiratoire. L’anatomie des poumons est
constituée par les subdivisions suivantes :
o
Les lobes pulmonaires.
o
Les segments pulmonaires à l’intérieur
des lobes.
o
Les lobules pulmonaires à l’intérieur des
segments. Ce sont les lieux où se produit
l’hématose.
Le poumon droit est constitué de trois lobes, le
poumon gauche est constitué de deux lobes.
Du fait de l’inclinaison à gauche du cœur, le
poumon gauche est plus étroit que le poumon
droit.
Chaque poumon présente un orifice appelé hile
pulmonaire. Le hile pulmonaire permet le
passage d’une bronche souche, des vaisseaux
sanguins pulmonaires et bronchiques, des nerfs
et des vaisseaux lymphatiques.
2-2-2) La vascularisation des poumons.
Les poumons sont vascularisés. Il existe deux
circulations associées aux poumons :
o
La circulation pulmonaire : les artères
pulmonaires amènent le sang non-hématosé
dans les poumons et les veines pulmonaires
ramènent le sang hématosé dans l’oreillette
gauche.
o
La
circulation
bronchique
:
elle
appartient à la circulation systémique. Par
conséquent,
les
artères
bronchiques
transportent du sang hématosé et les veines
bronchiques
transportent
du
sang
non-
Les
nerfs
hématosé.
2-2-3) L'innervation des poumons.
Les
poumons
sont
innervés.
pulmonaires
contiennent
des
neurones
du
système nerveux autonome qui innervent le
muscle lisse de la paroi des bronchioles. Il existe
deux types de neurones qui sont contenus par les
nerfs pulmonaires :
o
Les neurones parasympathiques : ils
provoquent
bronchioles.
la
bronchoconstriction
La
des
bronchoconstriction
des
bronchioles correspond à la diminution du
diamètre de leurs lumières.
o
Les
neurones
entraînent
la
bronchioles.
La
sympathiques
:
ils
bronchodilatation
des
bronchodilatation
des
bronchioles correspond à l’augmentation du
diamètre de leurs lumières.
2-2-4) La plèvre.
La plèvre est une séreuse entourant les
poumons. La plèvre est composée d’un feuillet
pariétal qui est associé à la paroi thoracique
et d’un feuillet viscéral associé aux poumons.
La cavité pleurale contient une mince couche
de liquide pleural.
Les rôles de la plèvre sont les suivants :
o
Premier rôle : elle permet la diminution de
l’intensité des frottements des poumons contre la
paroi thoracique.
o
Deuxième rôle : la plèvre attache les
poumons à la paroi thoracique. Par conséquent,
les poumons restent attachés à cette paroi durant
l’inspiration et l’expiration.
3) LA VENTILATION PULMONAIRE.
Une respiration pulmonaire est composée
d’une inspiration suivie d’une expiration.
3-1)
La
La respiration calme.
ventilation
pulmonaire
dépend
de
centres nerveux qui sont situés dans le tronc
cérébral. La respiration calme correspond à
la respiration dans les situations de repos. Le
volume courant d’air inspiré et expiré est
proche de 500 mL d’air ou 0,5 L d’air.
3-1-1) L'inspiration calme.
L’inspiration calme est un mécanisme actif
qui repose sur la contraction du diaphragme
et des muscles intercostaux externes.
La contraction du diaphragme provoque son
abaissement dans la cavité abdominale ce qui
augmente la hauteur de la cage thoracique.
La contraction des muscles intercostaux
externes entraîne l’augmentation du diamètre
de la cage thoracique. Par conséquent, le volume
de la cavité thoracique augmente, ce qui entraîne
l’augmentation du volume pulmonaire.
L’augmentation
du
volume
pulmonaire
entraîne une entrée d’air dans les poumons
jusqu’à ce que la pression de l’air dans les
poumons soit égale à la pression de l’air externe.
3-1-2) L'expiration calme.
L’expiration calme est un mécanisme passif
qui est basé sur le relâchement du diaphragme
et
des
muscles
conséquence
de
intercostaux
l’expiration
externes.
calme
est
La
la
diminution de la hauteur et du diamètre de la
cage thoracique. Par conséquent, le volume de la
cavité thoracique diminue ainsi que le volume
pulmonaire.
Dans ce cas, l’air sort des poumons jusqu’à ce que
la
pression
d’air
dans
les
poumons
redevienne égale à la pression de l’air
extérieure.
3-2)
La respiration forcée.
La respiration forcée est provoquée par
l’exercice physique ou par les situations
d’urgence. Dans ce cas, le volume courant est
supérieur à 500 ml d’air.
Durant la respiration forcée, l’inspiration et
l’expiration sont tous les deux des mécanismes
actifs qui reposent sur la contraction des
muscles
inspirateurs
et
des
muscles
expirateurs accessoires.
3-3)
La
tension
superficielle
et
le
surfactant.
La tension superficielle est une force qui est
produite par l’interaction entre l’air alvéolaire
et la mince couche d’eau qui tapisse la paroi
interne des alvéoles. Le poumon est un milieu
chaud. Par conséquent, quand l’air entre, il se
condense et forme une mince couche d’eau.
La
tension
superficielle
entraîne
un
affaissement des alvéoles sur elles-mêmes qui
réduit le volume de la zone respiratoire. Pour
contrer la tension superficielle, la paroi des
alvéoles
produit
une
substance
appelée
surfactant. Le surfactant a pour rôle de réduire
la tension superficielle et de favoriser ainsi
l’ouverture des alvéoles.
4) LES GAZ RESPIRATOIRES.
4-1)
Les pressions partielles d’oxygène
et de gaz carbonique.
Les pressions partielles d’oxygène et de gaz
carbonique correspondent à la fois à la quantité
d’oxygène et de gaz carbonique dans l’air
atmosphérique et dans l’air alvéolaire. Les
pressions
partielles
d’oxygène
et
de
gaz
carbonique correspondent à la concentration
d’oxygène et de gaz carbonique dissout dans le
plasma.
Dans le sang hématosé, la pO2 est proche de
100mmHg. Dans le sang hématosé, la pCO2 est
proche de 40 mmHg.
Dans le sang non-hématosé, la pO2 est
proche de 40 mmHg. Dans le sang nonhématosé, la pCO2 est proche de 45 mmHg.
4-2)
Le transport sanguin de l’oxygène.
Le transport sanguin de l’oxygène est réalisé
principalement par les hématies qui utilisent
l’hémoglobine. L’hémoglobine est composée de
quatre sous-unités.
Chaque
sous-unité
contient
une
partie
protéique appelée globine et une partie nonprotéique
appelée
hème.
Chaque
hème
contient un atome de fer.
Le fer de chaque hème s’associe de manière
réversible à une molécule d’oxygène. Donc, au
maximum, une molécule d’hémoglobine peut
s’associer à quatre molécules d’oxygène.
L’association de l’hémoglobine à l’oxygène est
appelée
oxyhémoglobine.
L’hémoglobine
s’associe à l’oxygène dans les poumons et
l’oxyhémoglobine libère de l’oxygène dans les
tissus consommateurs d’oxygène.
L’oxygène est transporté dans le sang des
poumons aux tissus de deux façons :
o
Première façon : sous forme d’oxygène
dissout dans le plasma, soit 1,5% de l’oxygène
totale transportée.
o
Deuxième
façon
:
sous
forme
d’oxyhémoglobine par les hématies, soit 98,5
% de l’oxygène totale transportée.
4-3)
Le
transport
sanguin
du
gaz
carbonique.
Le gaz carbonique est transporté des tissus aux
poumons sous trois formes :
o
Première forme : sous forme de gaz
carbonique dissout dans le plasma, soit 7 à 8
% du gaz carbonique total transporté.
o
Deuxième
forme
:
sous
forme
de
carbhémoglobine par les hématies, soit 25 %
du
gaz
carbonique
carbhémoglobine
total
est
transporté.
l’association
La
de
l’hémoglobine avec du gaz carbonique. Dans ce
cas, le gaz carbonique s’associe avec la globine de
l’hémoglobine. La carbhémoglobine est formée
dans les tissus consommateurs d’oxygène.
o
Troisième forme : sous forme d’ions
bicarbonates dans le plasma, soit 67 % du gaz
carbonique total transporté.
4-3-1) La transformation du gaz carbonique en
ions bicarbonates.
Dans les hématies, la plus grande partie du gaz
carbonique
est
transformée
en
ions
bicarbonate
selon
la
réaction
chimique
suivante : CO2 + H2O = composé instable appelé
l’acide carbonique (= H2CO3). Cet acide
carbonique en présence d’eau va complètement
se dissocier en ions bicarbonate (= HCO 3-) et en
proton (= H+). Les ions bicarbonates passent
ensuite dans le plasma.
4-3-2) La transformation des ions bicarbonates
en gaz carbonique.
Dans la circulation pulmonaire, les ions
bicarbonates repassent dans les hématies et
sont retransformés en gaz carbonique. Par
conséquent, le gaz carbonique en excès passe
ensuite dans les alvéoles pulmonaires.
4-4)
La gazométrie.
La gazométrie étudie les gaz du sang chez un
patient déterminé. Les paramètres suivants sont
déterminés dans la gazométrie :
o
La pression
partielle
d’oxygène
en
mmHg.
o
La pression partielle de gaz carbonique
en mmHg.
o
Le
pourcentage
de
saturation
de
l’hémoglobine en oxygène (= SaO2).
o
Le pH du sang artériel systémique qui
correspond au sang hématosé.
o
La concentration des ions bicarbonates
exprimés en mmol/L.
Comme l’un des rôles de la gazométrie est
d’étudier le fonctionnement des poumons et donc
l’efficacité de l’hématose, on travaille sur du
sang hématosé.
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